ccd报告-国立中央大学鹿林天文台

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1、1.56m望远镜新CCD照相机系统*中国科学院综合计划局装备处、上海市科学技术委员会项目（02QA14055）和中国科学院光学天文开放实验室资助课题陶隽俞健钱伯辰邵松臣梁兆刚潘红鉴曹凯戴元龙(中国科学院上海天文台，上海200030)提要介绍了安装在1.56m望远镜上的新CCD照相机系统，包括CCD的量子效率、增益、控制器、观测程序以及滤光片的情况，为使用1.56m望远镜的天文学家提供所需的参数。主题词：CCD－量子效率－增益－滤光片一引言电荷耦合器件CCD自二十世纪60年代末出现以来，以其良好的线性，高量子效率(QE)，大的动态范围以及数字化等优点在

2、天文观测中开始发挥巨大的作用。上海天文台1.56m望远镜在1994年配备了美国Photometric公司的series200CCD照相机。然而，CCD的技术发展很快，原先的CCD已经不能满足天文观测对大视场和高量子效率(QE)的要求。2000年12月我们的CCD设备改造项目获得中国科学院综合计划局装备处的批准，开始新CCD的研制。我们购买了SITe公司的2块科学级的芯片，然后在美国Lick天文台CCD实验室进行CCD照相机的安装，包括CCD控制器、观测程序。因为时间所限，我们只参加了调试和性能测试过程。新CCD照相机于2002年4月底完成，5月24日

3、运到国内，然后在1.56m望远镜上进行最后调试，整个项目于2002年8月完成，投入使用。为了望远镜的观测者使用方便，我们将新CCD照相机系统的有关参数在这里汇编成文。二CCD照相机系统的有关参数新CCD照相机的芯片尺寸是49.125mm×49.125mm，而老的CCD芯片是19.5mm×19.5mm，因而老系统的一整套设备都不再适用于新CCD。为此，我们重新设计了相关部件，包括望远镜的接口、滤光片的转盘、滤光片、快门、以及杜瓦瓶。关键部件CCD芯片和控制器由美国进口。下面我们作具体介绍。1.CCD芯片CCD芯片是两块相同型号的背光照明薄片CCD，为科

4、学级二级。芯片表面镀有光学波段防反射膜，可以使用MPP（Multi-Phasepinned）技术降低暗流。结合SITe公司给出的参数和美国Lick天文台CCD实验室测试的结果，我们将主要技术参数列在表一：表一主要技术参数芯片型号SITeSI-424AB芯片尺寸2048×2048象素大小24μm×24μm电荷转移效率0.99999满阱电荷330,000e-读出噪声4-5e-量子效率见图1量子效率(QE)是温度的函数，图1给出的是我们在Lick天文台的CCD实验室所测的QE值。具体的做法是将CCD照相机冷却到-90℃，用两种光源，一种是紫外灯，产生500

5、0埃以下波长的光；一种是白炽灯，产生6000埃以上波长的光。使用一组滤光片，波长分别是3200；3500；4000；4500；5000；6000；6500；7000；8000；9000；10000；10500和11000埃。用一个校准过的光二极管，它在上述波长都有准确的QE参数。对每一个波长的滤光片，灯光通过同样的光学系统，先在光二极管上测定电压输出，然后立即测量CCD的输出，这样比较测量就可以得到CCD的QE了。2.CCD控制器和观测程序控制器和观测程序都由美国加州大学Lick天文台CCD实验室提供的。该实验室是世界公认的最好的研制天文用CCD照相

6、机的实验室之一。（1）CCD控制器这台CCD照相机的控制器是目前世界上先进的。Lick天文台的望远镜和Lick天文台CCD实验室都使用与我们同样的控制器。Keck望远镜的导星系统也准备采用同样的控制器，正在实验之中。另外，中国科学院国家天文台也有四套相同的CCD控制器。（2）观测程序新的观测程序和原来的观测程序相比有较大的优越性，我们将之列于表二。表二新老观测程序对比表新观测程序原观测程序CCD数据采集软件使用c语言编写，有源程序，可以根据自己的要求修改。没有源程序，无法修改。产生的文件是fits格式，无需转换。文件是photo格式，需要转换。文件头

7、包含了许多观测信息文件头观测信息少操作系统采用Linux，使用微机，成本低，便于维护，速度快。操作系统采用Unix，使用Sun工作站，成本高，速度慢。数据的传输通过光缆，速度达200Mbit/s。电缆传输数据有三种读出速度可以选择。一种读出速度可以两个放大器同时读出，读出速度快一个放大器读出有Overscan区域没有可以中断曝光立即读出，也有暂停－恢复曝光的功能。没有可以选择窗口读出，只读天文学家感兴趣的区域。也可合并象素读出。只能全幅读出，不能合并象素软件和硬件可以和Lick天文台保持同步升级，核心程序通过因特网传输过来。不能升级CCD芯片的温度在

8、计算机上实时显示。不能3.增益和噪声CCD照相机工作时的增益(gain)和噪声也在Lick天文台的CCD实验